La compagnie Edgerton, Germeshausen and Grier, Inc., maintenant connue sous le nom d'EG&G, opère d'un terminal privé à l'aéroport international McCarran de Las Vegas. Un certain nombre d'appareils sans identification font quotidiennement la navette entre McCarran et divers endroits à l'intérieur de la NAFR. Ces appareils utiliseraient l'appel radio JANET (e.g. JANET 6), qui serait un acronyme pour « Joint Air Network for Employee Transportation » (Réseau conjoint de transport aérien d'employés) ou bien, peut-être à la blague « Just Another Non-Existant Terminal » (Encore un autre terminal qui n'existe pas!). Selon les annonces que l'EG&G place dans les journaux de Las Vegas pour recruter des pilotes de lignes avec expérience, les intéressés doivent subir une enquête de sécurité du gouvernement et s'ils sont choisis, ils peuvent toujours revenir dormir à Las Vegas. Ces avions, peints en blanc avec une bande rouge (couleurs de la défunte Western Airlines), incluent des Boeings 737 et plusieurs petits jets privés. Selon leur numéro d'enregistrement, ils appartiennent à diverses compagnies civiles de location d'avions. Ils feraient la liaison vers, Groom Lake, Tonopah Test Range, d'autres endroits dans le NAFR et peut-être vers les bases de Palmdale et China Lake en Californie. Des observateurs qui ont compté les départs et les voitures dans le parc de stationnement de la EG&G à McCarran estiment que plus de 1 000 personnes utilisent les vols JANET chaque jour.
Pour les quelques employés résidant dans les villages avoisinant le NAFR, un autobus peint en blanc effectue le trajet le long de la route 375 et de la Groom Lake Road. Personne ne sait si ces gens sont des employés de la zone 51 ou des autres installations du NTS. L'autobus fait des arrêts dans les villages de Crystal Springs, Ash Springs, et Alamo.
La base militaire de Groom Lake n'est pas une base conventionnelle et des escadrilles de première ligne n'y sont habituellement pas déployées. Elle semble plutôt être utilisée pendant le développement et les essais de nouveaux appareils. Lorsque ces appareils sont acceptés par l'USAF, l'exploitation de ce type d'appareil est généralement transférée à une base militaire conventionnelle. Groom Lake serait la résidence permanente d'un petit nombre d'appareils d'origine soviétique obtenus par divers moyens qui sont supposés être étudiés et utilisés pour l'entraînement des pilotes américains.
Des satellites soviétiques ont photographié la zone 51 durant la guerre froide, mais ces images ne permettent que des conclusions modestes à propos de la base. Des images plus récentes obtenues par des satellites commerciaux démontrent que la base a grossi, mais ne montrent rien d'exceptionnel.
Le lac Groom était utilisé pour des pratiques d'artillerie et de bombardement pendant la Seconde Guerre mondiale et a ensuite été abandonné jusqu'en 1955, quand il fut sélectionné par la division Skunk Works de la compagnie Lockheed comme l'endroit idéal pour tester son futur avion espion U-2. Le lit du lac asséché était une piste idéale pour opérer l'appareil à ses débuts et les chaînes de montagnes de la vallée Emigrant ainsi que le périmètre de sécurité entourant le NTS permettaient de faire ces tests à l'abri des regards curieux.
Lockheed construit une base à Groom Lake qui n'était guère plus que quelques abris et ateliers avec une constellation de maisons mobiles pour héberger la petite équipe y travaillant. Le premier U-2 vola au-dessus de Groom Lake en août 1955 et des U-2 sous le contrôle de la CIA commencèrent à survoler le territoire soviétique dès le milieu de 1956.
A cette époque, les essais nucléaires du NTS étaient encore faits à l'air libre. Les opérations du U-2 furent souvent interrompues en 1957 par la série de tests atomiques Plumbbob qui fit sauter deux douzaines de bombes sur le NTS. L'explosion Plumbbob-Hood, le 5 juillet, répandit des débris radioactifs sur Groom Lake et en força son évacuation temporaire.
Comme la mission principale de l'avion U-2 était de survoler l'URSS, il opéra par la suite principalement à partir de bases près de la frontière soviétique, incluant Incirlik Air Base en Turquie et Peshawar au Pakistan.
Avant même que le développement du U-2 ne soit terminé, les ingénieurs de Lockheed commencèrent à travailler sur son successeur : le projet « OXCART » de la CIA, un appareil de reconnaissance à haute-altitude pouvant filer à mach 3 et qui aboutira au fameux SR-71 Blackbird (projet « Senior Crown »). L'USAF dirigeait en parallèle un projet qui devait développer un chasseur (projet YF-12A, abandonné) et un bombardier (jamais réalisé) basés sur le même prototype. Les caractéristiques de vol et besoins en entretien du SR-71 demandèrent une expansion massive du complexe de Groom Lake. Le prototype du A-12 fit son premier vol officiel le 30 avril 1962, après un premier essai officieux 4 jours plus tôt. À ce moment, la piste principale avait été allongée à 2600 m, et le personnel de la base comptait maintenant plus de 1000 personnes. Il y avait des réservoirs pour stocker le carburant spécial destiné à cet avion, une tour de contrôle, et même un terrain de baseball. La sécurité avait aussi été grandement améliorée. La petite mine de fer dans le bassin Groom fut fermée et le territoire autour de la vallée fut classé à usage militaire exclusif. Groom Lake vit les premiers vols de toutes les variantes majeures du programme : le A-12, le RS-71 (renommé SR-71 par le commandant en chef de l'armée de l'air, Curtis LeMay), le prototype du chasseur YF-12A ainsi que le projet « Senior Bowl » de drone supersonique D-21 Tagboard qui devait être lancé depuis l'arrière d'un A-12 modifié ou d'un B-52.
A la fin de la guerre de Corée un pilote nord-coréen déserta et se rendit aux Américains. Son appareil, un MiG-15 fut étudié sur la base de l'armée de l'air de Wright-Patterson en Ohio. A la suite du succès de cette entreprise, et faisant de nouveau face à ces appareils soviétiques lors de la guerre du Viêt Nam, les États-Unis décidèrent de se procurer des exemplaires des avions utilisés par les pilotes République socialiste du Viêt Nam dans le but de trouver leurs points faibles et de parfaire l'entraînement des pilotes américains qui devaient les affronter.
En 1968, les États-Unis empruntèrent à Israël un MiG-21 d'origine iraquienne, dans le cadre du projet « Have Doughnut ». En 1969, ce fut au tour de deux chasseurs MiG-17F d'origine syrienne d'être étudiés. L'un d'eux fut baptisé projet « Have Drill », et l'autre, projet « Have Ferry ». Les trois appareils furent étudiés à Groom Lake et rendus à l'armée de l'air israélienne à la fin des exercices.
Le premier prototype de chasseur furtif Have Blue, un petit cousin du F-117 Nighthawk, vola à Groom Lake à la fin de 1977. Les essais sur cette série de prototypes ultra-secrets s'y déroulèrent jusqu'au milieu de l'année 1981, lorsque les essais laissèrent leur place à la production initiale de chasseurs F-117. En plus des tests de vol, le complexe de Groom Lake servait à vérifier le profil radar de l'appareil, les tests d'armements du F-117 ainsi que l'entraînement du premier groupe de pilotes de F-117 de l'armée de l'air américaine. Par la suite, les opérations en service des F-117 furent déplacées à l'aéroport de Tonopah Test Range dans le nord-ouest du NAFR ( ) et finalement à la base militaire de Holloman, au Nouveau-Mexique.
Depuis la mise en service du F-117, les activités à Groom Lake ont continué sans relâche. La base et les pistes qui s'y rattachent ont été agrandies, et les vols quotidiens en provenance de Las Vegas transportant le personnel civil ont toujours lieu. Certains analystes affirment que selon les photos satellites récentes, la base aurait un personnel vivant sur place d'environ 1000 personnes avec autant qui voyagent de Las Vegas tous les jours. En 1995, le gouvernement américain agrandit le périmètre d'exclusion autour de la base pour inclure des sommets adjacents qui permettaient aux curieux d'avoir une vue sur la base. Depuis, une visibilité limitée du complexe n'est possible que depuis quelques sommets éloignés, particulièrement le mont Tikaboo ( ), à environ 42 km à l'est.
Certaines rumeurs supposent que les appareils testés à Groom Lake incluraient certains drones secrets, un petit appareil furtif de transport de troupes à décollage et atterrissage vertical, des missiles de croisière furtifs, ainsi que l'hypothétique appareil hypersonique Aurora. Certains disent aussi que l'avion furtif de démonstration Tacit Blue aurait aussi été initialement testé à Groom Lake.